人工智能技術在高職院校專業課教學中的實踐及發展模式研究

張瑞 范書恒

摘要人工智能技術的出現，深刻影響著各行各業。教育事業也不例外，發展人工智能教育模式已經成為新的教育發展方向。特別是高職院校，因為其教學特性，尤其適合引入人工智能技術。如何在高職院校專業課教學實踐中運用人工智能技術，并發展相對應的教學模式，成為高職院校需要思考的問題。本文將從人工智能技術的定義、發展、應用于教學的重要性、存在的問題和教學實踐這幾方面展開論述。

關鍵詞 高職院校 人工智能技術 專業課教學 教學實踐

中圖分類號：G712文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.16.004

Research on the Practice and Development Mode of Artificial Intelligence TechnologyintheTeachingofProfessional CoursesinHigherVocationalColleges

ZHANG Rui， FAN Shuheng

（Hebei Vocational College of Rail Transportation， Shijiazhuang， Hebei 050051）

AbstractThe emergence of artificial intelligence technology has a profound impact on all walks of life. Education is no exception， and the development of artificial intelligence education mode has become a new direction of education development. Especially in higher vocational colleges， because of its teaching characteristics， it is especially suitable to introduce artificial intelligence technology. How to use artificial intelligence technology in the teaching practice of professional courses in Higher Vocational Colleges and develop corresponding teaching mode has become a problem that higher vocational colleges need to think about. This paper will discuss the definition， development， importance of application in teaching， existing problems and teaching practice of artificial intelligence technology.

Keywordshigher vocational college； artificial intelligence technology； professional course teaching； teaching practice

1人工智能技術的定義和發展

人工智能技術是一門新的技術科學，屬于計算機科學的分支。其主要用于研究、開發用于模仿、延伸、和擴展人的智能的理論、方法、技術和應用系統。[1]人工智能是一門內容十分廣泛的學科，包含各個領域。人工智能技術的發展方向就是利用機器幫助人類完成一些人類難以完成的工作。未來將會產生各種人工智能的產品，進入人們的日常生活，協助人們生活、工作等。

回顧人工智能技術的發展，如大部分新興技術一般，經歷了一個曲折漫長的時期。1956年，麥卡錫、明斯基等科學家在美國達特茅斯學員開會時，提出了“人工智能”概念，人工智能技術也成了一個專業學科。隨后人工智能技術發展至今，經歷了六個發展階段，包括起步發展期、反思發展期、應用發展期、低迷發展期、穩步發展期和蓬勃發展期。總的來說，人工智能技術經歷了發展和反思的過程，目前正在不斷向前發展。發展至今，人工智能技術在專業人工智能上已經得到了重要突破，但在通用人工智能方面還處于起步階段。[2]關于人工智能方面的創新創業非常火爆，人工智能的社會影響力在不斷提升。在發展方向上，創新生態布局已經成為人工智能產業發展的重要方向。以上是人工智能技術總體的發展。在高職院校教學上，隨著國務院相關文件提出要完善人工智能教育體系、培養人工智能人才的要求，高職院校就開始重視人工智能技術的引入。幾年發展下來，高職院校人工智能模式初步建立，但是在教學實踐中還是遇到了一些問題，阻礙了繼續發展的進程。

2人工智能技術在高職院校教學實踐中存在的問題

2.1課程體系不完善

將人工智能技術運用到高職院校教學中，建立人工智能教育模式，需要配套與其相適應的人工智能課程。但是，在目前高職院校的課程中，人工智能方面的內容很少，沒有體現出人工智能技術的運用。人工智能技術的引入，就是要改變傳統學科教學的方法和手段，創新教學方式，實現專業教學的突破。如果只把人工智能技術單純當作一個輔助工具，使不使用都無所謂，那么就沒辦法體現人工智能技術的優勢，也就喪失了引入教學的意義。因此，高職院校在教學過程中，需要深刻理解和把握人工智能技術的特點，并依據各學科特性，挖掘學科可以與人工智能技術相結合的資源，并在課程中體現出來，增強課程的豐富性和生動性，促進專業教學的發展。[3]

2.2教學方法太落后

人工智能技術引入高職院校教學后，教師理應根據人工智能技術特點，改變自己的教學方式和手段，創新教學方法。但是，由于許多高職院校教師不了解人工智能技術，不知道人工智能技術在教學中如何運用，沒有與時俱進，不斷學習新技術和新的教育方法的能力。所以就造成了人工智能技術雖然引入了，但是教師還在使用傳統教學方法的窘境。因此，高職院校教師需要盡快熟悉人工智能技術，分析人工智能技術的特點，思考如何在專業課程中使用人工智能技術，創新自己的教學方法，促進專業教學的發展。

2.3基礎設施不完善

人工智能技術作為計算機科學，在使用時需要借助包括計算機在內的各種載體。因此，將人工智能技術運用于高職院校教學實踐，需要完善各種基礎設施，提供人工智能技術的載體。但是，目前許多高職院校的基礎設施并不完善，無法在各個專業教學中進行使用。一來是因為高職院校資金有限，人工智能技術相關的基礎設施建設成本較高，所以只能建設一部分。二來是高職院校不夠重視，在資金充足的情況下，沒有考慮完善人工智能技術的基礎設施，而是將資金用在他處。所以，這兩方面原因造成了目前人工智能技術在高職院校教學實踐中，存在因為基礎設施完善而無法實施的問題。[4]

3人工智能技術在高職院校專業課教學中的實踐策略和發展方向

3.1創新專業課教學方式

傳統的高職院校專業課教學，在理論教學時過于枯燥，學習資源單一，學生只能被動聽講，課堂沒有延伸性，也缺乏趣味性。所以，學生難以對課堂產生興趣，沒有學習理論知識的積極性，課堂效率不高，課堂效果不好。而引入人工智能技術，教師可以利用人工智能平臺尋找與課程相關的教育資源，并讓平臺對資源進行整合，通過多媒體設施展現給學生。這樣，課堂的內容就會得到延伸，學生的興趣也會被調動，會產生學習的積極性。

比如“鐵路貨運組織”課程中有一章是《鐵路貨運基本條件》，主要講述貨物運輸的基本規章制度、合同法規、保價運輸與運輸保險、貨物運到期限和貨物運輸種類。這些知識都是一些較為枯燥的理論知識，學生如果只是通過文字的形式進行理解，很容易產生厭倦心理，聽一會老師的講解注意力就會不集中，知識也難以讓學生接收。所以，需要改變一下教學形式。

在準備課件時，為了尋找與鐵路貨運基本條件相關的教學資源，教師可以利用人工智能的“自然語言處理”功能，識別出課本中重點要講的內容，形成一個個關鍵詞。比如貨物運輸合同法規、貨物運輸種類等等。然后，將這些關鍵詞上傳到人工智能平臺，利用人工智能平臺篩選出與這些內容符合的一些教學資源。之后，教師從中挑選一些除文字之外的教學資源，比如教學視頻、教學動畫、教學音頻等，這些資源比較生動，容易引起學生的好奇。而且，教師還可以利用人工智能平臺，在播放中間適時加入一些問題，引出后面的內容。

課前，利用智能平臺讓學生觀看一個鐵路貨物運輸人員的一段工作情境視頻。然后在學生看到中間時，平臺會自動停止播放，提出一個問題，“你知道視頻中涉及哪些知識嗎？”之后，教師再正式開始課堂的講述。因為學生在觀看過程中已經集中了注意力，對于視頻中的內容產生了興趣。所以，接下來學生的聽講會認真，注意力不容易分散。教師講完視頻中的一些鐵路貨物運輸知識后，再讓學生繼續觀看，這樣學生既能夠加深知識，又覺得有趣。

高職院校的其他專業課教學也可以采用這種方式，利用人工智能技術抽取課程關鍵詞，篩選教學資源，設置問題，激發學生的學習興趣，增加課程的廣度和趣味。

3.2重視教學的反饋測評

在專業教學中，對于學生學習情況的反饋和測評是很重要，這也是檢測學生學習成果，幫助學生進步的重要渠道。而傳統的測評，由于教師人力有限，沒有辦法對學生進行長時間的全方位的測評，所以只能單一地通過測試成績來進行測評。但是，這種測評具有明顯的不全面性，沒有辦法全面地反映學生的學習情況。而利用人工智能技術能夠通過各種方式搜集學生學習信息，實現全面的、長期的測評。

比如“鐵路貨運組織”課程中有一章是《鐵路貨物運輸的基本作業》，主要講述鐵路貨物的發送、途中及到達作業的基本內容及工作程序。這章包含五節。由于內容是具體的操作流程，所以還是要讓學生去具體操作。教師在講完每節的知識后，可以帶學生去智能化教室，利用智能化平臺給學生創作一個鐵路貨物作業游戲，學生需要操作屏幕中的小人物去進行操作，如果操作失敗就要重新開始。在學生操作游戲的過程中，智能平臺會記錄學生的操作情況。每節課針對不同的內容，設置不同的操作小游戲。幾節下來，教師可以通過智能平臺查詢學生的操作情況，了解學生操作失誤的地方，掌握每個學生對于理論的掌握程度。然后對學生進行反饋，做出客觀全面的評價。這種測評就是全面的，通過幾次操作作業，真實反映出學生的學習情況，而不是單純地一次性試卷評價。

其他專業課也可以這樣，利用人工智能平臺，設置多次教學任務，記錄和分析學生情況，最后得出最客觀、最綜合的評價。

3.3創造交互式教學環境

人工智能教育模式與傳統教育模式最大的一個區別就是實現人機的及時互動，能夠創造出交互式的教學環境。傳統的教學過程中，教師與學生缺乏互動，如果學生不主動提問，教師很難發現學生學習中的問題。而人工智能技術不一樣，人工智能技術能夠通過智能平臺，創造出專屬于學生個人的機器人物，機器人物能夠跟學生進行語言的互動，并能夠輔助學生學習，給學生解決問題。

比如“鐵路貨運組織”課程中有一章是《貨場管理》，主要是講述貨場計劃管理、作業管理、設備管理、安全管理。在學習時，教師先講述基本理論知識，然后帶學生到智能化教室。每個學生面前都會有計算機，學生登錄智能平臺，平臺會出現一個虛擬機器人，機器人能夠跟學生進行交流。之后，教師讓學生點擊測試環節，學生會進入一個具體的環境，畫面上是類似于貨場的現場，學生成了貨場的管理人，屏幕中的機器人代替學生進行操作。學生口述讓機器人在貨場對設備進行管理，在管理過程中，機器人會點出學生的管理錯誤，也會鼓勵學生。最后，一起完成測試環節。這樣，機器人就成了學生學習的朋友，學生會很樂于向機器人傾訴學習問題。[5]

其他專業課也可以借鑒這種方式，給學生創造一個交互式的教學環境，讓學生和虛擬人物實現人機互動。通過虛擬人物挖掘學生學習問題，同時通過虛擬人物的陪伴，鼓勵學生繼續學習。

3.4提供個性化針對教學

如上文所講，人工智能技術的一個重大優勢就是可以實現因材施教，進行針對教學。這也是傳統教學模式所不能做到的。人工智能平臺具備強大的信息收集和分析能力，能夠根據學生在智能平臺上的問題回答情況，迅速掌握學生學習情況。然后，根據不同學生的情況，推薦不同的學習資源。

比如在“鐵路貨運組織”課程中有一章是《鐵路貨物運輸費用》，主要講述貨物運價制度和內容，確定運輸費用。教師在講完理論知識后，可以在學習軟件上發布與理論知識相關的測試問題，讓學生課下去完成這些問題。在學生回答問題過程中，學習軟件會記錄學生答案。在回答完畢后，向學生展示錯誤題目，并標明錯誤題目涉及的理論知識，推薦相應的教學資源給學生。這樣，學生就能夠體會到“一對一”教學，能夠針對性的解決學生的問題。

利用好人工智能技術支撐下的一些學習軟件，能夠讓平臺代替老師，幫助學生進行自主學習。針對不同學生的不同情況，平臺會智能化地提出不同的解決方案。這就是“智能化”的教學，也是針對性的教學。

綜上所述，人工智能技術在高職院校中已經得到了使用，但還是存在一些問題。包括課程體系不完善、教學方式太落后、基礎設施不完善。盡管存在這些問題，但是人工智能技術在教學中的應用具備很大的優勢，包括緩解教師教學壓力、增強教學的針對性、突出專業教學特色、促進專業實踐教學。在具體教學中運用人工智能技術的實踐措施是創新專業課教學方式、重視教學的反饋與測評、創造交互式教學環境、提高個性化針對教學。通過本文的論述，希望能夠給人工智能技術在高職院校專業課教學中的實踐及發展模式提供一些思路。

本文系2020年度河北省教育科學研究“十三五”規劃課題一般資助課題《人工智能技術在高職院校專業課教學中的應用與發展研究》課題編號：2003098研究成果

參考文獻

[1]溫鑒，劉麗.人工智能時代背景下“技能大賽”引領高職院校會計專業教學改革研究[J].南寧職業技術學院學報，2020，v.25；No.123（04）： 38-42.

[2]鄧慧.“大數據”與“人工智能”結合技術在高職英語課堂中的應用研究[J].科技創新導報，2020，v.17；No.508（04）：190，192.

[3]張靜.基于現代信息技術的新型教學模式改革實踐[J].新課程研究旬刊，2019，000（005）：91-92.

[4]李志剛.高職院校新能源汽車技術專業“機器視覺”課程教學方法探索[J].江蘇科技信息，2020，v.37；No.648（27）：87-90.

[5]王雅婷.人工智能背景下高職院校《會計核算》課程教學改革探索[J].產業與科技論壇，2020，019（005）：179-180.